aiT berechnet automatisch korrekte und enge Schranken für die Ausführungszeiten von Tasks in einem Echtzeitsystem im schlimmsten Fall. Es analysiert unmittelbar die ausführbaren Binärdateien des Systems und berücksichtigt dessen Cache- und Pipeline-Verhalten.
Die Herausforderung
Damit ein Echtzeitsystem stets korrekt funktioniert, muß sichergestellt werden, daß alle Tasks innerhalb von fest vorgegebenen Zeiten beendet werden. Viele Systeme sind sicherheitskritisch, wie z.B. Fly-by-Wire in Flugzeugen, ABS-, Airbag- oder Motorsteuerung in modernen Automobilen. Ein Ausfall eines solchen Systems kann fatale Folgen haben. Es ist also unerläßlich, die Laufzeit der Tasks im schlimmsten Fall (engl. Worst-Case Execution Time, oder kurz WCET) genau zu kennen.
Die Laufzeitberechnung stellt jedoch eine Herausforderung dar:
- Moderne Prozessorkomponenten wie Caches und Pipelines machen die Laufzeitvorhersage sehr komplex. Die Ausführungszeit einer Instruktion ist nunmehr abhängig von der vorangegangenen Programmausführung und kann stark schwanken.
- Schaltet man Instruktions- und Datencaches aus, um die Laufzeitberechnung zu vereinfachen, so führt dies zu einem drastischen Verlust an Performance. Die Leistung des Prozessors bricht laut einer EADS-Studie um bis zu 97% ein.
- Analysemethoden, die das Cache- und Pipelineverhalten des Prozessors gar nicht erst berücksichtigen, liefern viel zu hohe Laufzeitschranken. Die Folge ist eine Verschwendung von Hardware-Ressourcen.
- Test- und Meßverfahren schließlich sind inhärent unsicher. Typischerweise ist es unpraktikabel — oder gar unmöglich —, das System mit allen denkbaren Eingaben zu testen. Somit kann nicht garantiert werden, daß das tatsächliche Worst-Case-Szenario überhaupt gemessen wurde.
Die aiT-WCET-Analysatoren bieten Ihnen die Lösung all dieser Probleme. aiT analysiert statisch das Cache- und Pipeline-Verhalten der Tasks in Ihrer Software und berechnet automatisch korrekte und enge obere Schranken für die Laufzeit.
Ihre Vorteile
— Volvos Standardmethode
— aiT-Analyseergebnisse
— Gemessene WCET
- Die von aiT berechneten engen Schranken spiegeln die tatsächliche Performance Ihres Systems wider. Das ermöglicht eine bessere Hardware-Auslastung — ohne Kompromisse bei der Sicherheit.
- Die aiT-Analyseergebnisse sind für alle Eingaben und alle Ausführungsszenarien gültig. Die Berechnung läuft vollautomatisch; es ist nicht erforderlich, die schlimmstmöglichen Eingaben manuell herauszufinden. Die verbreiteten, aber fehlerträchtigen und zeitraubenden Meßverfahren können verkürzt oder ersetzt werden. Das erhöht die Sicherheit, spart Zeit und senkt Systemkosten.
- aiT analysiert Binärdateien und ist daher weitgehend unabhängig von der verwendeten Programmiersprache und dem eingesetzten Compiler. Sie müssen also keine Änderungen an Ihrer Software oder an Ihren Produktionsabläufen vornehmen.
aiT wurde in Zusammenarbeit mit Airbus France im Rahmen des IST-Projekts “DAEDALUS” entwickelt.
Die erzielten Ergebnisse auf dem Gebiet der WCET-Analyse und die
Verbesserungen des AbsInt-Tools gehören zu den wichtigsten Erfolgen
des DAEDALUS-Projektes, sowohl vom technischen, als auch vom industriellen
Standpunkt aus gesehen. <…> aiT ist wahrscheinlich das beste
seiner Art in der Welt, und wir können diese Ergebnisse als einen
Durchbruch ansehen.
DAEDALUS-Abschlußbericht
- Presseerklärung: AbsInt erhöht die Sicherheit des neuen Airbus A380
- Review durch Airbus France: "Computing the WCET of an avionics program" (PDF, 190kB)
Weitere Informationen
Informationen in Englisch
Medienberichte
- “Reagiert die Elektronik in Autos immer rechtzeitig?
EU-Projekt Predator erforscht die Zeit-Analyse sicherheitskritischer Systeme”
heise online, 30. Januar 2008. - ComputerClub 2, Sendung vom 7. Januar 2008
“Echtzeitanalyse ist ein spannendes Thema”
Interview mit AbsInt-Mitbegründer und -Gesellschafter Prof. Dr. Reinhard Wilhelm. - “Projekt Zukunft: 50 Innovationen, um die uns die Welt beneidet”
WirtschaftsWoche Nr. 043 vom 22. Oktober 2007, Seite 181. - “Software für den Airbus”
Fernsehbeitrag des Saarländischen Rundfunks, Aktueller Bericht vom 15. Oktober 2007. - “Sicher, nicht träge!”
elektroniknet.de, Januar 2007 - “Ein Europäer in Paris — Luftfahrtmessen-Premiere des Airbus A380”
c’t — Magazin für Computertechnik, Ausgabe 14/2005, Seite 62. - “Airbus fliegt mit saarländischer Technik”
Fernsehbeitrag des Saarländischen Rundfunks, Aktueller Bericht vom 27. April 2005. - “Airbus A 380 startet zum Jungfernflug mit Technik aus Saarbrücken”
Zeit.de, 12. April 2005. - “Starthilfe für den Super-Airbus”
Saarbrücker Zeitung Nr. 79 vom 6. April 2005, Seite D4. - “Saarbrücker Informatiker machen Elektronik im Auto sicherer”
IDW online, 17. Januar 2005. - “Saar-Informatiker auf Höhenflug — Wissenschaftspreis
IST der Europäischen Union für das Hightech-Unternehmen AbsInt aus Saarbrücken”
Saarbrücker Zeitung vom 8. Oktober 2003.